文献分享 | 质谱成像在预测导管原位癌(乳腺)病变并发浸润性癌方面的运用

由于活检样本有限，约20%经活检证实的DCIS病变在手术切除后会升级为IDC。在不鼓励过度治疗DCIS的今天，如何在诊断DCIS时避免低估IDC风险已成为一项紧迫的挑战。研究发现，组织病理切片上的DESI-MS成像可以提供丰富的乳腺病变代谢信息。该技术通过分析组织切片的空间代谢特征，推断DCIS病变周围是否存在IDC成分，有助于对DCIS进行准确诊断和个体化治疗。

图1. 乳腺肿瘤示意图及实验设计。

通过活检获得的DClS组织通常无法检测未取样的浸润性癌症成分，手术切除标本的检查能够证实对患者的最终诊断。在分析外周围组织（DSTs）、导管原位癌（DCIS）和浸润性导管癌（IDC）样本代谢谱的基础上，进一步采用解吸电喷雾电离质谱(DESI-MS)成像技术对术后组织DCIS区域进行扫描。然后结合获取的离子二维图像，使用机器学习(ML)来确定图1中右侧3例DCIS属于哪一种。阴影区域表示只有在检查手术切除的样本时才能了解的组织。

DESI-MSI实验采用四极杆飞行时间高分辨率质谱仪（Q-Tof HRMS, SYNAPT G2-Si, Waters, USA）配备DESI源（Prosolia, USA）。所有样品分两次完成DESI-MS实验（每6个月集中进行一次实验）。包含样品的载玻片安装在DESI离子源的二维移动平台上。所有的MSI数据均在负模式下获得，毛细管电压为4.5 kV, m/z（离子质量与电荷的比值）范围为50 - 1,200 Da，主要覆盖了水溶性代谢物和各种类型的脂类。空间分辨率设置为10,000像素/cm²，即组织切片上每个扫描点为100 x 100 μm。以2 μL/min的流速注入由CH₃OH和H₂O (v/v =95:5)组成的溶剂。400 ng/mL亮氨酸脑啡肽（leucine enkephalin, Waters, Milford, MA, USA）作为质量校准内标。DESI-MSI后，对同一组织切片进行标准苏木精和伊红(H&E)染色。

图2. (A) IDC、(B) IDC与DCIS共存、(C)单纯DCIS的H&E染色图像(上)和全切片预测分类可视化图像(下)。其中红色轮廓和红色像素为IDC，蓝色轮廓为DCIS(IDC)，蓝色像素为微浸润癌DCIS(MI和IDC) [浸润<3 mm MI ]，青色轮廓和青色像素为纯DCIS，灰色像素为基质。每个像素大小为100 x 100 μm。颜色越深，属于该类别的可能性越高。

以往的研究侧重于从影像学表现和临床病理特征，或两者结合来解决IDC的漏诊问题。然而，经典影像和病理分析提供的信息有限，容易导致对诊断的低估。本研究显示了仅通过检测DCIS区域诊断IDC患者DCIS的前景，可有效减少未来活检中IDC的漏诊率。同时，质谱分析各种病变的代谢谱将有助于了解DCIS病变如何及为何发展为IDC。

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